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土壤墑情速測(cè)儀數(shù)據(jù)模塊的轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)
點(diǎn)擊次數(shù)：601 發(fā)布時(shí)間：2013-6-17
加強(qiáng)土壤墑情記錄，可以滿(mǎn)足墑情和旱情的分析、水資源科學(xué)管理、抗旱救災(zāi)決策的需求，是為了更好的展開(kāi)水資源科學(xué)管理和抗旱救災(zāi)決策的zui重要的基礎(chǔ)工作。所以相關(guān)的事業(yè)機(jī)構(gòu)應(yīng)加大對(duì)干旱及土壤墑情監(jiān)測(cè)的投入，購(gòu)買(mǎi)相關(guān)儀器勢(shì)在必行。
土壤墑情速測(cè)儀能對(duì)土壤溫度、土壤水分、大氣溫度、大氣濕度、露點(diǎn)5個(gè)參數(shù)進(jìn)行記錄，在土壤相關(guān)檢化驗(yàn)儀器中得到了大家充分的肯定?，F(xiàn)在就儀器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)模塊展開(kāi)介紹。
土壤墑情記錄儀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)
由于水分傳感器采集回來(lái)的數(shù)據(jù)只是傳感器獲得的原始值（頻率值），基站要使用函數(shù)對(duì)它進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這主要是根據(jù)之前傳感器測(cè)量標(biāo)定時(shí)，通過(guò)zui小二乘法獲得的數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。水含量-頻率曲線圖如下圖所示。
從上圖可看出，頻率值隨著含水量增多而減小，在含水量達(dá)到75%時(shí)，土壤含水量已經(jīng)達(dá)到飽和。目前，實(shí)驗(yàn)所用的傳感器的測(cè)量范圍在15%~75%之間比較準(zhǔn)確，可以較好地滿(mǎn)足本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)稻田環(huán)境水分的監(jiān)測(cè)需求。對(duì)于低于15%水含量的土壤，本傳感器監(jiān)測(cè)頻率會(huì)發(fā)生跳變，因而，不能較準(zhǔn)測(cè)量。如果需要測(cè)定較干的蔬菜、小麥等土壤的水分含量，需要對(duì)傳感器的電路做簡(jiǎn)單的修改，調(diào)整電感和電容移動(dòng)跳變點(diǎn)即可滿(mǎn)足新的土壤測(cè)量需求。
值得說(shuō)明的是，在基站進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換有2個(gè)好處：1）傳感器節(jié)點(diǎn)的能量有限，不在傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，能減少傳感器節(jié)點(diǎn)的耗能；2）在基站進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，基站可以提供給用戶(hù)直觀的數(shù)據(jù)顯示。
土壤墑情速測(cè)儀存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)
由于傳感器節(jié)點(diǎn)采集的水分?jǐn)?shù)據(jù)不能直接傳送到計(jì)算機(jī)，基站作為傳感器網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)連接的樞紐，就要提供存儲(chǔ)模塊暫時(shí)保存?zhèn)鞲衅鞴?jié)點(diǎn)采集的水分?jǐn)?shù)據(jù)。這里，采用EEPROM具有斷電后數(shù)據(jù)不丟失的特點(diǎn)，通過(guò)S3C44B0X的I2C總線連接的EEPROM來(lái)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)功能。
I2C總線共有4種數(shù)據(jù)傳輸模式：主機(jī)-發(fā)送器、主機(jī)-接收器、從機(jī)-發(fā)送器、從機(jī)-接收器。這里，采用主機(jī)-發(fā)送器與主機(jī)-接收器2種模式，操作過(guò)程如下圖所示。
除了存儲(chǔ)水分?jǐn)?shù)據(jù)外，還相應(yīng)地記錄采集水分的時(shí)間，這是因?yàn)橥寥浪指?dāng)天的時(shí)間和這一年的季度時(shí)分是息息相關(guān)的。由于S3C44B0X內(nèi)部已經(jīng)提供了RTC實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘，這給時(shí)間存儲(chǔ)提供了條件。
土壤墑情速測(cè)儀能對(duì)土壤溫度、土壤水分、大氣溫度、大氣濕度、露點(diǎn)5個(gè)參數(shù)進(jìn)行記錄，在土壤相關(guān)檢化驗(yàn)儀器中得到了大家充分的肯定?，F(xiàn)在就儀器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)模塊展開(kāi)介紹。
土壤墑情記錄儀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)
由于水分傳感器采集回來(lái)的數(shù)據(jù)只是傳感器獲得的原始值（頻率值），基站要使用函數(shù)對(duì)它進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這主要是根據(jù)之前傳感器測(cè)量標(biāo)定時(shí)，通過(guò)zui小二乘法獲得的數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。水含量-頻率曲線圖如下圖所示。
從上圖可看出，頻率值隨著含水量增多而減小，在含水量達(dá)到75%時(shí)，土壤含水量已經(jīng)達(dá)到飽和。目前，實(shí)驗(yàn)所用的傳感器的測(cè)量范圍在15%~75%之間比較準(zhǔn)確，可以較好地滿(mǎn)足本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)稻田環(huán)境水分的監(jiān)測(cè)需求。對(duì)于低于15%水含量的土壤，本傳感器監(jiān)測(cè)頻率會(huì)發(fā)生跳變，因而，不能較準(zhǔn)測(cè)量。如果需要測(cè)定較干的蔬菜、小麥等土壤的水分含量，需要對(duì)傳感器的電路做簡(jiǎn)單的修改，調(diào)整電感和電容移動(dòng)跳變點(diǎn)即可滿(mǎn)足新的土壤測(cè)量需求。
值得說(shuō)明的是，在基站進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換有2個(gè)好處：1）傳感器節(jié)點(diǎn)的能量有限，不在傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，能減少傳感器節(jié)點(diǎn)的耗能；2）在基站進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，基站可以提供給用戶(hù)直觀的數(shù)據(jù)顯示。
土壤墑情速測(cè)儀存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)
由于傳感器節(jié)點(diǎn)采集的水分?jǐn)?shù)據(jù)不能直接傳送到計(jì)算機(jī)，基站作為傳感器網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)連接的樞紐，就要提供存儲(chǔ)模塊暫時(shí)保存?zhèn)鞲衅鞴?jié)點(diǎn)采集的水分?jǐn)?shù)據(jù)。這里，采用EEPROM具有斷電后數(shù)據(jù)不丟失的特點(diǎn)，通過(guò)S3C44B0X的I2C總線連接的EEPROM來(lái)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)功能。
I2C總線共有4種數(shù)據(jù)傳輸模式：主機(jī)-發(fā)送器、主機(jī)-接收器、從機(jī)-發(fā)送器、從機(jī)-接收器。這里，采用主機(jī)-發(fā)送器與主機(jī)-接收器2種模式，操作過(guò)程如下圖所示。
除了存儲(chǔ)水分?jǐn)?shù)據(jù)外，還相應(yīng)地記錄采集水分的時(shí)間，這是因?yàn)橥寥浪指?dāng)天的時(shí)間和這一年的季度時(shí)分是息息相關(guān)的。由于S3C44B0X內(nèi)部已經(jīng)提供了RTC實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘，這給時(shí)間存儲(chǔ)提供了條件。